TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP

Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL



NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
Giáo viên hướng dẫn: Phạm Bội Chương
Kết quả đánh giá:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.............................................................................................
Giáo viên chấm:........................................................
Kết quả đánh
giá: ..............................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
............................................................................................
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
1
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL



LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế

giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển, cùng với sự phát triển mạnh
mẽ của khoa học và kỷ thuật ngành giao thông vận tải củng phát triển rất mạnh
mẽ .Ôtô ngày càng trở thành một phương tiện đi lại, vận chuyển hàng hóa và hành
khách phổ biến kéo theo nó là nhu cầu về đội ngũ để phục vụ cho ngành.
Sau khi học xong môn học Ô tô II, chúng em đã vận dụng những kiến thức đã
học để làm đồ án - Tính toán Ô tô II. Trong quá trình tính toán để hoàn thành Đồ
án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ
ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của em, sự giúp đỡ của các bạn trong lớp, và sự
hướng dẫn hết sức tận tình của thầy giáo Phạm Bội Chương, các thầy giáo trong
khoa giờ đây sau một thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc chúng em đã hoàn
thành xong Đồ án môn học Ô tô II. Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận
dụng lý thuyết đã học, vào tính toán một bài tập cụ thể theo thông số cho trước,
nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất
mong sự xem xét, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng
được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của
mình.
Qua Đồ án này mỗi người trong chúng em đều đã có ý thức hơn cho nghề
nghiệp của mình, đã dần hình thành cho mình phuong pháp học tập và nghiên cứu
mới. Cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Phạm Bội Chương đã giúp chúng em
hoàn thành tốt Đồ án này.
Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong
khoa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên : Nguyễn Văn Quân
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
2
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ÔTÔ 2
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Văn Quân : Lớp : ĐHLT CNKT ÔTÔ B: Khóa :
K2
Tên đề tài :
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP
I. SỐ LIỆU CHO TRƯỚC :
- Loại ôtô : Ôtô du lịch
- Trọng lượng toàn xe G
a
= 1330 (KG)
- Mômen cực đại M
emax
= 9,3 (mã lực), n
M
= 2900 (vòng/phút)
- Công suất cực đại N
max
= 50 (mã lực), n
N
= 4750 (vòng/phút)
- Ký hiệu bánh xe : 6,00 – 13
- Vận tốc cực đại v
max
= 120 (km/h)
- i
h1
= 3,81
- Lò xo ép dạng đĩa

- Dẫn động thủy lực
II. NỘI DUNG CẦN HOÀN THÀNH :
- Phân tích kết cấu chọn phương án thiết kế ly hợp
- Xác định mômen ma sát của ly hợp
- Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp
- Tính công trượt riêng
- Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp
- Tính toán dẫn động ly hợp
III. BẢN VẼ :
- 01 bản vẽ A
0
: vẽ cắt dọc và ngang của ly hợp
- 01 bản vẽ A
3
: hệ thống dẫn động ly hợp
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
3
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Văn Quân

Phạm Bội Chương
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội

Chương
4
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ
I.1. Công dụng của hệ thống thiết kế :
Hiện nay trên ô tô, máy kéo có nhiều loại ly hợp khác nhau, ly hợp là một
cụm chi tiết quan trọng, có tác dụng tách nối truyền động từ động cơ đến hộp số
khi gài số, hay nói cách khác, ly hợp là bộ phận dùng để nối trục khuỷu dộng cơ
với hệ thống truyền lực, để truyền mômen quay được êm dịu và cắt truyền động đế
hệ thống truyền lực nhanh chóng, dứt khoát. Ngoài ra, ly hợp còn là cơ cấu an toàn
cho hệ thống truyền lực khi quá tải.
I.2. Nêu và phân tích các yêu cầu của hệ thống thiết kế :
1. Ly hợp phải truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị
trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. Để thực hiện điều đó thì M
ms ly hợp
> M
emax

nghĩa là hệ số dự trữ β > 1.
2. Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyền lực,
không gây va đập các bánh răng. Khi ly hợp đóng êm dịu thì ô tô khởi hành từ từ
mà không bị giật, làm cho người lái đỡ mệt.
3. Mở dứt khoát nhanh chóng nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơ
đến hệ thống truyền lực trong thời gian rất ngắn. Nếu ly hợp mở không dứt khoát,
dẫn đến việc khó già số êm dịu vì mômen quay của động cơ và mômen quy dẫn
của các chi tiết chuyển động của động cơ sẽ truyền tới trục sơ cấp của hộp số làm
cho việc dịch chuyển các bánh răng vào ăn khớp khi gài số khác sẽ rất khó khăn.
Việc mở dứt khoát và nhanh chóng sẽ giảm lực va đập giữa các bánh răng.
4. Mômen quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm các lực va

đập lên bánh răng.
5. Đóng vai trò như một bộ phận an toàn để tránh tác dụng của hệ thống
truyền lực, những lực qua lớn khi xẩy ra quá tải : M
ms ly hợp
< M
emax
.
6. Điều khiển nhẹ nhàng và lực điều khiển nhỏ.
7. Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình thường. Khi
ly hợp làm việc thì nhiệt độ các bề mặt làm việc là rất lớn. Chính vì vậy, yêu cầu
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
5
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

khi thiết kế ly hợp là phải đảm bảo làm sao để bề mặt ma sát có thể thoát nhiệt tốt
nhất.
8. Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, độ tin cậy cao, điều
chỉnh và chăm sóc dễ dàng.
I.3. PHÂN LOẠI SƠ BỘ HỆ THỐNG THIẾT KẾ :
Dựa vào cách truyền mômen quay từ động cơ tới hệ thống truyền lực mà có
thể chia các loại ly hợp :
1. Ly hợp ma sát :
Truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát. Trên ô tô thì loại ly hợp ma sát
được dùng nhiều, tùy theo hình dạng của chi tiết mà chia ra các loại:
- Ly hợp đĩa : Phần thụ động có 1,2 hay 3 đĩa ma sát, tùy theo tải trọng từng
loại xe. Loại ly hợp ma sát 1 đĩa có kết cấu đĩa thụ động và hệ dẫn động ly hợp đơn
giản, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, mômen của các chi tiết thụ động bé, giá thành

rẻ. Tuy nhiên khi làm việc dễ xẩy ra mòn bề mặt ma sát. Hay đĩa ma sát bị đảo, dẫn
đến ly hợp mở không dứt khoát. loại 2 đĩa đóng êm dịu hơn do có nhiều đĩa nên
các bề mặt ma sát tiếp xúc với nhau từ từ khi đóng ly hợp. Tuy nhiên việc định vị
các đĩa ma sát khi cắt ly hợp là khó khăn.
- Ly hợp hình côn : Phần đĩa thụ động có hình côn.
- Ly hợp hình trống: Phần đĩa thụ động làm theo dạng má phanh tàn trống.
Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không còn dùng trên ô tô nữa vì
mômen quán tính của các chi tiết thụ động của chúng lớn gây tải trọng va đập lớn
lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp.
2. Ly hợp thủy lực : Truyền mômen quay bằng cách nhờ tác dụng của trường
nam cham điện. Đóng ly hợp êm dịu, ngắt ly hợp dứt khoát, độ tin cậy cao. Nhược
điểm chính là kết cấu cồng kềnh, hiệu suất giảm do tổn hao điện từ, giá thành cao.
. CHỌN LOẠI LY HỢP, SƠ ĐỒ LY HỢP, SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG LY HỢP
.1. Chọn loại ly hợp :
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
6
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

Qua phân tích sơ bộ như trên, ta chọn loại ly hợp ma sát một đĩa để thiết kế
cho loại xe con được yêu cầu. Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ bố trí xung
quanh, lò xo côn hoặc lò xo dạng đĩa.
- Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh đĩa ép có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo,
thoát nhiệt tốt, kích thước gọn, có rộng chỗ để bố trí cốc ép, mômen truyền qu bề
mặt ma sát rất lớn. Tuy nhiên nó có nhược điểm là lực ép phân bố không đều, việc
điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó. Khi lắp ở động cơ cao tốc lò xo bị
biến dạng (cong) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm lực ép.
- Ly hợp lò xo côn : Dùng một lò xo côn bố trí chính giữa nên lực ép lên bề

mặt ma sát đều hơn. Tuy vậy mômen truyền qua bề mặt ma sát lại nhỏ vì áp suất
của lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua đòn mở, việc bố trí cốc ép khó khăn do
không gian phần giữa chật hẹp, ngoài ra việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặ ma
sát khó.
- Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn, vì lò xo đĩa côn vừa làm nhiệm
vụ đĩa ép vừa làm nhiệm vụ là đòn mở cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm
hối lượng của ly hợp. nhờ có đặc tính là phi tuyến nên lực mở ly hợp chỉ cấn nhỏ,
mở nhẹ nhàng. Lực ép lên bề mặt ma sát đều hơn và đĩa ép phân phối đều. Do vậy
mà khi sử dụng lò xo đĩa lực tác dụng lên bàn đạp cần thiết để giữ cho ly hợp ở
trạng thái mở giảm và sự mài mòn các bề mặt ma sát trong giới hạn nào đó không
làm giảm mà thậm chí còn làm tăng lực ép. Nhược điểm của ly hợp lò xo đĩa côn là
rất khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà kích thước
nhỏ.
Mặc dù đối với ly hợp lò xo đĩa côn, việc chế tạo lò xo đĩa rất khó đạt được
đặc tính phi tuyến yêu cầu nhưng với những ưu điểm trên nên ta chọn ly hợp lò xo
đĩa côn một đĩa ma sát để thiết kế cho xe.
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
7
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

P
1
P
P
2
λ1 λ2 λ
∆λ

A
1
2
3
Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn đặc tính của các lò xo
1 - Lò xo đĩa ; 2 - Lò xo trụ ; 3 - Lò xo côn
.2. Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp :
Dẫn động ly hợp là để mở ly hợp khi cần thiết. Trên ô tô máy kéo hiện nay
thường dùng hai loại dẫn động là : dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực. Có thể
kết hợp cả khí nén để điều khiển ly hợp nhằm cắt hoàn toàn mômen từ động cơ
truyền đến hộp số, giúp cho việc gài số dễ dang nhanh chóng, không va đập trong
quá trình gài số.
Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:
1. Dẫn động cơ khí
- Dẫn động cơ khí có cường hóa chân không.
- Dẫn động cơ khí có cường hóa thủy lực.
- Dẫn động cơ khí có cường hóa khí nén.
2. Dẫn động thủy lực
- Dẫn động thủy lực có cường hóa khí nén.
Trong đó:
- Dẫn động cơ khí có ưu điểm là chế tạo, bảo dưỡng sữa chữa đơn
giản, làm việc tin cậy giá thành rẻ. Tuy nhiên, nó có nhược điểm :
trong trường hợp chỗ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài
và số lượng khâu khớp của dẫn động lớn, làm giảm hiệu suất dẫn
động cơ khí thì vấn đề làm kín sàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến
ly hợp phức tạp hơn do động cơ đặt trên các đối đỡ đàn hồi.
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương

8
f
e
c
d
1
b
a
δ
s
S
n
Q
d
2
d
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

- Dẫn động thủy lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững chắc cao nên giảm
được dành trình tự do của bàn đạp. Dẫn động thủy lực còn hạn chế tốc độ dich
chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá trị tải trọng
động. Tuy vậy, dẫn động thủy lực có nhược điểm : kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kín
khít cao, đắt tiền, làm việc kém tin cậy hơn dẫn động cơ khí (Khi rò rỉ trên đường
ống).
Do những ưu điểm vượt trội của dẫn động thủy lực nên ta chọn loại dẫn động ly
hợp bằng thủy lực dùng để thiết kế cho xe con.
.3. Sơ đồ dẫn động ly hợp :
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý dẫn đồng ly hợp
Các thống số đề đồ án được giao:
STT Tên thông số

Ký
hiệu
Giá trị Đơn vị
1 Loại xe Xe Con
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
9
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

2 Trọng lượng toàn bộ
a
G
1330 KG
3 Công suất cực đại
maxe
N
36,8 KW
4
Số vòng quay ứng với mômen xoắn
cực đại
N
n
4750 Vòng/Phút
5 Mômen cực đại
maxe
M
93 N.m
6 Số vòng quay ứng với mômen cực đại

M
n
2900 Vòng/Phút
7 Tỷ số truyền số 1
1h
i
3,81
8 Tỷ số truyền truyền lực chính
0
i
4,22
9 Bán kính động lực học bánh xe
bx
R
0.296 m
Trong đó:
-Công suất cực đại đề cho là N
emax
= 50 (mã lực)
≈
36,8 (KW)
-Ký hiệu bánh xe : 6,00 - 13
Ta có công thức xác định bán kính động lực học của bánh xe là:
.( ).25,4
2
bx
d
R B
λ
= +

(m)
Với λ là hệ số kể đến biến dạng của lốp. Lốp có áp suất thấp chọn
(0,93 0,935)
λ
= ÷
.
Chọn
0,935
λ
=
.
Thay số vào ta có
13
0,935.(6 ).25,4 296,863( ) 0.296( )
2
bx
R mm m
= + = =
II. TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA LY HỢP
II.1. Tính toán đĩa bị động và đĩa ép :
II.1.1. Mômen ma sát yêu cầu của đĩa ly hợp :
Để đảm bảo truyền hết mômen động cơ xuống hệ thống truyền lực mà
không bị trượt trong bất kỳ điều kiện sử dụng nào thì mômen ma sát của ly hợp
sinh ra phải luôn luôn lớn hơn mômen cực đại của động cơ, tức là:
M
ms
=
β
.M
emax

( N.m ) (3.1)
Trong đó : - M
emax
= 93 ( N.m )
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
10
Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL

- β là hệ số dự trữ. Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn ( β > 1) để
đảm bảo ly hợp truyền hết mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của
nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ rơi vào ,khi các lo xo ép bị giảm tính đàn
hồi ,khi các tấm ma sát bị mòn ,…) .Mặt khác hệ số β cũng không được lớn quá vì
như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi
quá tải Theo kinh nghiệm đối với xe con và xe du lịch β = 1,3 ÷ 1,75. Chọn β =
1,4.
Thế số ta có
1,4.93 130,2
ms
M
= =
(N.m)
II.1.2. Bán kính trung bình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :
Gọi lực ép tổng cộng do cơ cấu ép tạo ra là F (N), đặt tại bán kính trung bình
của đĩa ma sát. Khi đó M
ms
ly hợp tạo ra có giá trị :
tbmsms

RFzM ...
µ
=
(N.m) (3.2)
Trong đó :
-
µ
:Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát:
µ
=0,22÷0,3. Xe làm
việc trong điều kiện không nặng nhọc và có tính động lực tốt nên chộn hệ số ma
sát theo giới hạn nhỏ . Chọn
µ
=0,25.
- Z
mz
: Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Z
mz
=2.
Lý do là vì kết cấu nhỏ gọn, bố trí dễ dàng, mở dứt khoát.
Dưới tác dụng của lực F, tại bề mặt của tấm ma sát xuất hiện một áp suất p
(N/m
2
), hướng pháp tuyến. Giả sử áp suất p phân bố đều trên bề mặt của đĩa.
ta có :









−
−
=
−==
2
1
2
2
3
1
3
2
2
1
2
2
3
2
).(..
RR
RR
R
RRpSpF
tb
ms
π
(3.3)

Kết hợp (3.2) ta có :
)1.(....
3
2
33
Rmsms
KRzpM
−=
πµ
( N.m )
- K
R
: Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát.
K
R
=
2
1
R
R
= 0,53÷0,75.Chọn K
R
=0,75. (3.4)
Svth:Nguyễn Văn Quân

Gvhd: Phạm Bội
Chương
11